05中的多孔硅703。例如，金屬催化劑可以包括鉬、金、銀、銅、鎳中的至少之一。
[0067]在步驟S123之后，流程前進(jìn)到步驟S124。在步驟S124，將所注入的包含金屬催化劑的溶液在氮或氫的環(huán)境中進(jìn)行烘烤以形成金屬納米粒子。
[0068]例如，如圖6所示，在將包含金屬催化劑的溶液注入到所露出的區(qū)域805中的多孔硅703之后，可以在氮或氫的環(huán)境中對包含金屬催化劑的溶液進(jìn)行烘烤，使得溶液中的水分蒸發(fā)，從而形成金屬納米粒子。金屬納米粒子的直徑例如為3納米或更小。所形成的金屬納米粒子可以在稍后將要描述的形成碳納米管的處理中用作金屬催化劑。
[0069]在步驟S124之后，流程前進(jìn)到步驟S125。在步驟S125，去除多孔硅上的剩余的光致抗蝕劑。
[0070]例如，如圖6所示，可以將多孔硅703上除中央?yún)^(qū)域805之外的區(qū)域上的剩余的光致抗蝕劑去除，從而形成如圖7所示的在多孔硅703上的金屬納米粒子層904。如圖7所示，多孔硅703上的光致抗蝕劑804全部被移除，并且在多孔硅703的中央的區(qū)域形成了金屬納米粒子層904。
[0071]通過圖4所示的各個步驟，可以將金屬催化劑引入到多孔硅的表面上的期望形成碳納米管的區(qū)域中。
[0072]返回參考圖2，在步驟S12之后，流程前進(jìn)到步驟S13。在步驟S13，通過使金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)，以在多孔硅的表面上形成碳納米管。
[0073]例如，如圖8所示，通過使金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)，可以在多孔硅703的表面上形成碳納米管1004?？梢圆捎酶鞣N方式使金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)以形成碳納米管1004。例如,可以采用化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposit1n, CVD)的方式，將金屬催化劑在環(huán)境溫度(例如100攝氏度以下的常溫)下引入到CVD氛圍中，從而與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)以形成碳納米管1004。另外，也可以采用石墨電弧放電的方式，在兩個石墨電極間通電產(chǎn)生電火花，從而使金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)以形成碳納米管1004。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述化學(xué)氣相沉積方式和石墨電弧放電方式僅為示例，還可以采用其它方式使金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)以形成碳納米管。
[0074]例如，碳基化合物可以包括甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和苯中的至少之一。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，還可以采用其它類型的碳基化合物，只要其可以與金屬催化劑進(jìn)行反應(yīng)以形成碳納米管即可。
[0075]優(yōu)選地，碳納米管可以為單壁碳納米管。一般，碳納米管可被視為是石墨烯片層卷曲而成的，因此按照石墨烯片的層數(shù)可將碳納米管分為單壁碳納米管(或稱單層碳納米管，Single-walled Carbon nanotubes, SffCNT)和多壁碳納米管(或多層碳納米管，Mult1-walled Carbon nano tube s, MWCNT)。多壁碳納米管在開始形成的時候,層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁碳納米管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁碳納米管相比，單壁碳納米管直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。單壁碳納米管的典型直徑為0.6納米至2納米；多壁碳納米管最內(nèi)層可達(dá)0.4納米，最粗可達(dá)數(shù)百納米，但典型直徑為2納米至100納米。
[0076]關(guān)于單壁碳納米管的形成機理，可以參見非專利文獻(xiàn)I =Daisuke Takagi, et.al.，Single-walled carbon nanotube growth from highly activated metalnanoparticles, Nano Letter, 2006，6(12)，pp2642_2645。
[0077]通過圖2所示的各個步驟，可以在基底上方形成碳納米管。
[0078]現(xiàn)在返回參考圖1，在步驟SI之后，流程前進(jìn)到步驟S2。在步驟S2，對多孔硅進(jìn)行光刻以去除碳納米管下方的多孔硅的一部分，使得只有碳納米管的兩端被剩余的多孔硅支撐。
[0079]例如，如圖9所示，可以對多孔硅703進(jìn)行光刻，去除碳納米管1004下方的多孔硅703的一部分，例如去除在除碳納米管兩端部分以外的部分下方的多孔硅703，僅保留位于碳納米管兩端部分的多孔硅1103，使得只有碳納米管1004的兩端被剩余的多孔硅1103支撐。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以根據(jù)實際需要確定需要去除的多孔硅703的部分，只要剩余的多孔硅1103能夠分別支撐碳納米管1004的兩端即可。
[0080]在步驟S2之后，流程前進(jìn)到步驟S3。在步驟S3，在基底上并且在碳納米管的中間部分圍繞碳納米管形成柵極。
[0081]優(yōu)選地，可以在碳納米管與柵極之間圍繞碳納米管形成高K絕緣介質(zhì)層。例如，如圖10所示，可以在基底上并且在碳納米管的中間部分圍繞碳納米管形成高K絕緣介質(zhì)層1206。具體地，首先可以圍繞整個碳納米管形成高K絕緣介質(zhì)層，然后對形成的高K絕緣介質(zhì)層進(jìn)行光刻，以去除圍繞除碳納米管的中間部分以外的部分的高K絕緣介質(zhì)層，使得僅保留圍繞碳納米管的中間部分的高K絕緣介質(zhì)層1206。接下來，可以圍繞保留的高K絕緣介質(zhì)層1206形成柵極1205。通過在碳納米管的中間部分圍繞碳納米管形成柵極，可以改善柵極對碳納米管溝道的柵控能力，降低源極與漏極之間的電子勢壘。
[0082]在步驟S3之后，流程前進(jìn)到步驟S4。在步驟S4，去除剩余的多孔硅，使得碳納米管僅被所形成的柵極支撐。
[0083]例如，如圖11所示，可以將用于支撐碳納米管1004兩端的多孔硅1103去除，從而碳納米管僅被所形成的柵極1205支撐。
[0084]在步驟S4之后，流程前進(jìn)到步驟S5。在步驟S5，在柵極的兩側(cè)形成間隔物。
[0085]例如，如圖12所示，可以在柵極1205的兩側(cè)分別形成間隔物1406。間隔物1406一般由絕緣材料形成，例如由氧化硅、氮化硅等形成。
[0086]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述步驟S4和步驟S5的順序也可以顛倒，即，也可以先執(zhí)行步驟S5，再執(zhí)行步驟S4。
[0087]在步驟S5之后，流程前進(jìn)到步驟S6。在步驟S6，在基底上并且分別在碳納米管的兩端圍繞碳納米管形成源極和漏極。
[0088]例如，如圖13所示，可以在基底上并且在碳納米管1004的左端圍繞碳納米管1004形成源極/漏極1509，類似地，可以在基底上并且在碳納米管1004的右端圍繞碳納米管1004形成漏極/源極1510。通過分別在碳納米管的兩端圍繞碳納米管形成源極和漏極，可以改善碳納米管的源極和漏極的接觸電阻。
[0089]至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管及其制造方法。在本申請文件中，“第一……”、“第二……”等可以可互換地設(shè)置。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實施這里公開的技術(shù)方案。
[0090]雖然已經(jīng)通過示例對本發(fā)明的一些特定實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1.一種場效應(yīng)晶體管,包括: 基底； 在所述基底上方的碳納米管； 在所述基底上并且在所述碳納米管的中間部分處圍繞所述碳納米管的柵極；以及 在所述基底上并且分別在所述碳納米管的兩端圍繞所述碳納米管的源極和漏極。2.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，還包括: 在所述碳納米管與所述柵極之間圍繞所述碳納米管的高K絕緣介質(zhì)層。3.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，還包括: 在所述柵極兩側(cè)的間隔物。4.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其中， 所述碳納米管是通過使金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)而形成的。5.如權(quán)利要求4所述的場效應(yīng)晶體管，其中， 所述碳基化合物包括甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和苯中的至少之一。6.如權(quán)利要求4所述的場效應(yīng)晶體管，其中， 所述金屬催化劑包括鉬、金、銀、銅、鎳中的至少之一。7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的場效應(yīng)晶體管，其中， 所述碳納米管為單壁碳納米管。8.—種制造場效應(yīng)晶體管的方法，包括: 第一步驟，在基底上方形成碳納米管； 第二步驟，在所述基底上并且在所述碳納米管的中間部分圍繞所述碳納米管形成柵極；以及 第三步驟，在所述基底上并且分別在所述碳納米管的兩端圍繞所述碳納米管形成源極和漏極。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，第一步驟包括: 在所述基底上形成多孔石圭； 將金屬催化劑引入到所述多孔硅的表面上的期望形成所述碳納米管的區(qū)域中；以及通過使所述金屬催化劑與碳基化合物進(jìn)行反應(yīng)，以在所述多孔硅的表面上形成所述碳納米管。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中， 所述碳基化合物包括甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和苯中的至少之一。11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，第二步驟包括: 在所述碳納米管與所述柵極之間圍繞所述碳納米管形成高K絕緣介質(zhì)層。12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在第一步驟和第二步驟之間還包括: 對所述多孔硅進(jìn)行光刻以去除所述碳納米管下方的多孔硅的一部分，使得只有所述碳納米管的兩端被剩余的多孔硅支撐。13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在第二步驟和第三步驟之間還包括: 去除剩余的多孔硅，使得所述碳納米管僅被所形成的柵極支撐。14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述基底上形成多孔硅的步驟包括: 在所述基底上沉積重?fù)诫s的多晶硅；以及 對所述多晶硅進(jìn)行光刻以形成所述多孔硅。15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述將金屬催化劑引入到所述多孔硅的表面上的期望形成所述碳納米管的區(qū)域中的步驟包括: 在所述多孔硅上涂覆光致抗蝕劑； 去除期望形成所述碳納米管的區(qū)域上的光致抗蝕劑以露出該區(qū)域中的多孔硅； 將包含所述金屬催化劑的溶液注入所露出的區(qū)域中的多孔硅； 將所注入的包含所述金屬催化劑的溶液在氮或氫的環(huán)境中進(jìn)行烘烤以形成金屬納米粒子；以及 去除所述多孔硅上的剩余的光致抗蝕劑。16.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在第二步驟和第三步驟之間還包括: 在所述柵極的兩側(cè)形成間隔物。17.如權(quán)利要求9-16中任一項所述的方法，其中， 所述金屬催化劑包括鉬、金、銀、銅、鎳中的至少之一。18.如權(quán)利要求8-16中任一項所述的方法，其中， 所述碳納米管為單壁碳納米管。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種場效應(yīng)晶體管及其制造方法。該場效應(yīng)晶體管包括：基底；在基底上方的碳納米管；在基底上并且在碳納米管的中間部分處圍繞碳納米管的柵極；以及在基底上并且分別在碳納米管的兩端圍繞碳納米管的源極和漏極。
【IPC分類】H01L21/336, H01L29/78
【公開號】CN105097913
【申請?zhí)枴緾N201410185027
【發(fā)明人】肖德元
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月5日
【公告號】US20150318503